CN114614118B - 电池功率处理方法、装置和电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电池管理技术领域，公开了一种电池功率处理方法、装置和电池管理系统。该方法根据电池温度和电池荷电状态，通过预设查表方法获取可用功率图谱；确定所述可用功率图谱对应的充电上限和放电下限，以获得调整后的可用功率图谱；根据设定的第一限制条件和第二限制条件控制电池管理系统的功率调节模式，并根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱。本申请可以全方位摸底电芯功率输出能力，对下一代电芯提升功率性能的研发有改善作用，还可以精准的估算出电池功率，可保证足够的动力性能，确保设备的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池功率处理方法、装置和电池管理系统。
背景技术
目前通过电池管理系统(Battery Management System，BMS)对电池功率进行监控和调节，以保证电池和电池的使用设备的动力输出效果和安全性。获得准确的电池功率关系着BMS的可靠性与电池使用设备的安全性，获得精确的电池功率也能避免电池在使用过程中造成过充或者过放问题，影响电池的使用寿命。因此，获得合适且准确的电池功率具有重要意义。
发明内容
本申请实施方式至少部分改善了上述问题，提高了电池功率的准确性和可靠性。
为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的一个技术方案是：提供一种电池功率处理方法，包括：根据电池温度和电池荷电状态，通过预设查表方法获取可用功率图谱，确定所述可用功率图谱对应的充电上限和放电下限，以获得调整后的可用功率图谱，根据设定的第一限制条件和第二限制条件控制电池管理系统的功率调节模式，并根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱，其中，所述可用功率图谱包括充放电峰值功率表和充放电持续功率表。
在一些实施例中，所述确定所述可用功率图谱对应的充电上限和放电下限包括：获取峰值电压、峰值电流和电芯温度对所述可用功率图谱中的充电上限进行限制，获取电池循环次数、飞行模式和告警情况对所述可用功率图谱中的放电下限进行限制。所述充电上限进行限制包括安全保护，放电下限进行限制包括滥用保护。
在一些实施例中，所述根据设定的第一限制条件和第二限制条件控制电池管理系统的功率调节模式包括：设定第一限制条件和第二限制条件；在所述电池管理系统满足所述第一限制条件时，控制所述电池管理系统进入功率调节模式，在所述电池管理系统满足所述第二限制条件时，控制所述电池管理系统退出功率调节模式，其中，所述第一限制条件包括第一温度区间、峰值功率使用时间、温升控制要求、实际可用功率和电池包的第一发热功率，所述第二限制条件包括第二温度区间、所述电池管理系统是否处于限功率模式和电池包的第二发热功率。
在一些实施例中，所述在所述电池管理系统满足所述第一限制条件时，控制所述电池管理系统进入功率调节模式，在所述电池管理系统满足所述第二限制条件时，控制所述电池管理系统退出功率调节模式包括：判断是否同时满足所述第一限制条件：温度是否大于预设第一温度、累计峰值功率使用时间是否大于允许峰值功率使用时间、放电实际功率是否小于放电允许持续功率、电池实际发热功率是否大于电池允许最大发热功率的预设第一倍数；若所述第一限制条件都满足，则所述电池管理系统进入功率调节模式，否则，所述电池管理系统退出功率调节模式；判断是否同时满足所述第二限制条件：温度是否小于预设第二温度、所述电池管理系统是否处于限功率模式、电池实际发热功率是否大于所述电池允许最大发热功率的预设第二倍数；若所述第二限制条件都满足，则所述电池管理系统退出功率调节模式，否则，所述电池管理系统进入功率调节模式。
在一些实施例中，所述根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱包括：当所述电池管理系统退出功率调节模式时，控制所述电池的上报放电峰值功率和上报充电峰值功率分别以预设第一速率上升至所述可用功率图谱中对应的放电峰值功率和充电峰值功率；当所述电池管理系统进入功率调节模式时，控制所述电池的上报放电峰值功率和上报充电峰值功率分别以预设第二速率下降至所述可用功率图谱中对应的放电持续功率和充电持续功率。其中，所述功率调节的过程中，根据所述充电峰值功率和所述放电峰值功率设计缓冲值速率，所述上报充电峰值功率和所述上报放电峰值功率以所述缓冲值速率向所述可用功率图谱中对应的充电峰值功率和放电峰值功率逼近，所述缓冲值速率保证了所述电池功率调节曲线的平滑性，保证了所述电池输出功率的平滑性变化，避免了所述电池的输出功率在短时间快速变化对所述设备的运行产生稳定性差的影响。
在一些实施例中，所述方法还包括：获取电池的负载极限工况图谱，将所述负载极限工况图谱与所述可用功率图谱进行曲线拟合，以获得使用时间和电池可用功率的关系图谱，并根据所述关系图谱控制所述电池的输出功率。其中，所述负载极限工况图谱是设备在极限工况下获得的电流与时间的图谱。
为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种电池功率处理装置，包括：可用功率图谱获取模块，用于根据电池温度和电池荷电状态，通过预设查表方法获取可用功率图谱；第一功率调节模块，用于确定所述可用功率图谱对应的充电上限和放电下限，以获得调整后的可用功率图谱；第二功率调节模块，用于根据设定的第一限制条件和第二限制条件控制电池管理系统的功率调节模式，并根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱，其中，所述可用功率图谱包括充放电峰值功率表和充放电持续功率表。
在一些实施例中，还包括第三功率调节模块，第三功率调节模块用于获取电池的负载极限工况图谱，将所述负载极限工况图谱与所述可用功率图谱进行曲线拟合，以获得使用时间和电池可用功率的关系图谱，并根据所述关系图谱控制所述电池的输出功率。
为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的又一个技术方案是：提供一种电池管理系统，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的电池功率处理方法。
为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的还一个技术方案是：提供一种电池，包括电芯和如上所述的电池管理系统，所述电池管理系统用于管理所述电芯的充电和放电。
区别于相关技术的情况，本申请实施例提供的电池功率处理方法、装置、电池管理系统和电池，能够动态计算出不同荷电状态和温度条件下的电池功率输出能力，可以结合整机各种工况对电池功率进行系统全面标定，比如对充电上限和放电下限进行有效限制，实际应用中可以避免电池滥用，避免电芯提前老化。可以控制电池管理系统自动进入电池功率调节模式和退出电池功率调节模式，通过这种自学习估算电池功率方法，全方位摸底电芯功率输出能力，对下一代电芯提升功率性能的研发有改善作用。最后，可以精准的估算出电池功率，可保证足够的动力性能，确保设备的安全性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本申请实施例提供的电池功率处理方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的一种电池功率与温度、时间及电池荷电状态的关系表格；
图3是本申请实施例提供的一种可用功率图谱的示意图；
图4是本申请实施例提供的电池管理系统进入和退出功率调节模式对所述可用功率图谱进行调整的方法的流程图；
图5是本申请实施例提供的电池极限工况的电流变化曲线图；
图6是本申请实施例提供的电池正常工况的电流变化曲线图；
图7是本申请实施例提供的电池的极限工况的功率图谱；
图8是本申请实施例提供的电池使用时间和电池可用功率的关系图谱；
图9是本申请实施例提供了一种电池功率处理装置的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，如果不冲突，本申请实施例中的各个特征可以相互组合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
电池功率的估计通常是根据电芯规格书，制定电池功率状态(State of Power，SOP)限流表，所述限流表是限制充放电过程中电芯的电流的对应表，具体可以是限制充放电过程中的功率，以对电芯进行保护。然后根据当前采样得到的电芯电压、温度，通过实时查询该SOP限流表，获取当前系统允许的最大充、放电电流，并实时上报至整机，进行充放电限流管理；通过电池当前的状态(比如电压和内阻等)，环境状况(比如温度)及输入功率要求(比如用户需求)等因素的综合而给定电池合理的功率使用区间。对于当前这种电池功率处理方式，在根据电芯规格书制定SOP限流表时，存在电池实验数据不全的问题，导致制定的SOP限流表的数据不全，如果不同场景下出现了超额功率时，导致限制整机功率等问题。另外，整机在复杂工况下运行时，可能会造成电池包温度过高，进而导致器件接触电阻大、发热严重，导致烧毁高压连接器件，而当前的电池功率处理方式并不能很好的解决该问题。
因此，为改善上述问题，本申请实施例提供了一种电池功率处理方法和装置，能够基于电池荷电状态(State of Charge，SOC)和温度合理定义出电池功率表，该电池功率表包括电池峰值功率表和电池持续功率表。通过考虑设备系统故障、滥用、超负荷等情况，对该电池峰值功率表和电池持续功率表中的电池功率进行调整，可以限制充电上限功率和放电下限功率，所述充电上限功率是发生过充现象时的功率，即在已经充满电的情况下继续进行充电过程时所产生的功率，所述放电下限功率是发生过放现象时的功率，即在剩余电量达到预设剩余电量值时继续进行放电过程时所产生的功率。通过设定温度区间和设置电池的电压、电流、温度、充放电时间等参数的极限值，以此使BMS能自动选择进入功率调节模式或退出功率调节模式。在进入功率调节模式或退出功率调节模式这个过程中，获取不同时刻电池功率限值，其中，所述限值可通过查询如图2所示的电池功率与温度、时间及电池荷电状态的关系表格获得；计算第一时刻获取的第一限值与第二时刻获取的第二限值之间的差值，并将所述差值作为电池功率变化的缓冲值；设计所述缓冲值对应的速率来处理电池功率的升降，从而使得电池峰值功率和电池持续功率能够平滑切换。由此，本申请实施例提供的电池功率处理方法和装置能够在不同的工况下输出合理且准确的电池功率供电池使用。
如图1所示，本申请实施例提供的电池功率处理方法具体可以包括以下步骤：
步骤S101：根据电池温度和电池荷电状态，通过预设查表方法获取可用功率图谱，所述可用功率图谱包括充放电峰值功率表和充放电持续功率表。
其中，所述预设查表方法可以是线性插值方法等其他方法。充放电峰值功率表对应充放电峰值功率，充放电峰值功率是以脉冲形式输出的功率，充放电持续功率表对应充放电持续功率，充放电持续功率是一直输出的功率，比如持续输出10秒，30秒等。充放电峰值功率和充放电持续功率可以分别用不同的表进行表示，也可以整合在一个表中。
其中，所述充放电峰值功率表和所述充放电持续功率表的数据反应的是设备电池电芯的极限能力，所述充放电峰值功率表和所述充放电持续功率表中的数据的来源包括但不限于：实验中的测试数据和实际工况的监测数据。例如，设定放电温度区间为-30℃至65℃、充电温度区间为-15℃至55℃、在10秒(或5秒或2秒)的时间段内获取峰值放电功率、在超过至少30秒(或60秒)的时间段内获取持续放电功率、电池荷电状态的间隔为5％或10％、温度间隔为5℃或10℃，所述电池荷电状态的间隔为5％或10％表示电池的荷电状态相对满荷电状态每变化5％或10％时获取一次测试数据，所述温度间隔为5℃或10℃表示被测试电池电芯的温度上升或下降5℃或10℃时获取一次测试数据。然后在不同电池荷电状态和不同温度条件下进行测试，得到类似如图2所示的充放电峰值功率和充放电持续功率分别与温度、时间及电池荷电状态(SOC)的关系表格数据。需要说明的是，图2所示的表格表示的是测试时长为第一时长的表格，若测试时长为第二时长，所述第二时长不等于所述第一时长，此时可通过不同于图2的表格进行表示，其中，不同的表格中除了测试时长不一样其他变量可以一样，在此不再增加表格表示，图2仅作为一种示例。其中，在将本申请的电池功率处理方法应用于无人机设备时，采集不同类型的无人机的所述充放电峰值功率和所述充放电持续功率的持续时间不同，例如物流类型无人机采集至少30分钟的持续放电功率，消费类型无人机采集至少10分钟的持续放电功率，农业类型无人机采集至少10分钟的放电功率，保证得到的采集数据能够覆盖不同种类无人机各自的应用场景，因此，图2中SOC与温度对应的功率可以用于表示不同的功率采集时长对应的功率，比如，30％<SOC≤40％和10<t≤50对应的点可以用于表示测5秒功率，也可以用于表示测60秒功率等，图2中的SOC与温度t对应的功率可以根据检测时间的不同是一个或多个，即图2仅表示测试时长持续到第一测试长时的第一测试功率，在测试时长持续到第二测试时长时，其对应的第二测试功率可体现在其他表格中，因为随着测试时长的增加和温度的变化，测试功率也会产生相应变化。
可以通过线性插值方法处理图2中的表格数据，从而得到如图3所示的所述可用功率图谱，在图3中横轴表示所述电池的充放电时间，纵轴表示所述电池的功率，功率大于零时表示所述电池正在充电，功率小于零时表示所述电池正在放电，不同类型的无人机的功率范围也不完全相同，例如物流类型无人机充电功率在50千瓦左右，放电功率在100千瓦左右，消费类型无人机充电功率在50瓦左右，放电功率在100瓦左右，图3表示的是大倍率放电类型的无人机的可用功率图谱，例如高压物流类型无人机、载人类型无人机或农业类型无人机。其中，所述电池在实际应用过程中随着充放电循环次数的增加会导致所述电池的性能逐渐下降，甚至是最终无法输出功率，即图3中的空白部分表示所述电池在达到循环次数的极限时候无法输出功率。其中，通过线性插值方式获取充放电峰值功率和充放电持续功率时，可以分别获取多个传感器的采集温度，从多个所述采集温度中取最大温度，通过最大温度查表得到充放电峰值功率和充放电持续功率。在查表过程中，充放电峰值功率和充放电持续功率可以分别各自对应多个表，根据其各自对应的表进行查找。
步骤S102：获取峰值电压、峰值电流和电芯温度对所述可用功率图谱中的充电上限进行限制；获取电池循环次数、飞行模式和告警情况对所述可用功率图谱中的放电下限进行限制。
本申请实施例中，所述充电上限进行限制包括安全保护，放电下限进行限制包括滥用保护。对于设备的电池功率的保护包括所述安全保护和所述滥用保护，所述安全保护和所述滥用保护不仅利用了电池管理系统采集的数据，还利用了设备中其他系统和/或模块采集到的数据，该数据是与功率相关的数据，比如电压、电流、温度、电阻等。
其中，所述设备可以是无人机设备。
其中，所述安全保护包括但不限于：峰值电压保护、峰值电流保护和电芯温度保护，即所述设备的电池的工作电压不能超过所述电池的峰值电压，所述设备的电池的工作电流不能超过所述电池的峰值电流，所述设备的电池的工作温度不能超过所述电池的电芯温度范围。因为所述设备的电池在实际工作中出现工作电压超过峰值电压，或工作电流超过峰值电流，或工作温度超过电芯温度范围的情况时，将增大所述电池出现性能退化、损坏等异常情况的概率，因此，安全保护需要对充电状态下的所述设备的电池的充电峰值功率和充电持续功率进行进一步的限制。
其中，所述滥用保护包括但不限于：电流限值保护和温度分布不均匀保护，即所述电池在工作时的放电电流不能超过电流限制，减少对无人机的其他电路系统部分造成损坏。所述电池在自身整体温度分布不均匀的情况下会发生性能退化和损坏等异常情况，所以滥用保护需要对放电状态下的所述电池的放电峰值功率和放电持续功率进行进一步限制。
其中，对于所述电池的充放电峰值功率和所述充放电持续功率的限制还包括但不限于：电池循环次数保护、飞行模式保护和告警情况保护。所述电池循环次数保护是在所述设备的电池当前充放电循环次数达到预设第一循环次数但不超过预设总循环最大次数时，对所述设备的电池进行浅充浅放，减少放电末期的大倍率放电行为，在图3所示的可用功率图谱的示意图的空白区域不进行大倍率放电。还可根据所述测试数据和监测数据的历史记录设置多个循环次数，从而采用渐进式的方法限制所述电池允许的最大可用功率，进而限制所述电池的放电峰值功率和放电持续功率。所述飞行模式保护是在所述设备处于不同的飞行模式要求下，对所述电池的放电峰值功率和放电持续功率进一步限制。例如，无人机的某一飞行模式下，要求允许放电峰值功率小于16秒、温度升高小于0.6℃每分钟和所述电池功率变化速率小于5kw/100ms等限制条件对所述无人机的电池的放电峰值功率和放电持续功率进行限制。所述告警情况保护是所述设备发生告警情况后，需要对所述设备的电池的放电峰值功率和放电持续功率进行限制。例如，无人机的电池出现故障且允许飞行时，所述无人机会进入低速5km/h的速度飞行，或者在无人机故障加重时限制所述无人机的速度为0km/h，此时则需要对所述无人机的电池的放电峰值功率和放电持续功率进行限制。
步骤S103：设定第一限制条件和第二限制条件，所述第一限制条件包括第一温度区间、峰值功率使用时间、温升控制要求、实际可用功率和电池包的第一发热功率，所述第二限制条件包括第二温度区间、所述电池管理系统是否处于限功率模式和电池包的第二发热功率；在所述电池管理系统满足所述第一限制条件时，所述电池管理系统进入功率调节模式，在所述电池管理系统满足所述第二限制条件时，所述电池管理系统退出功率调节模式。
在本申请实施例中，还通过设定上述第一限制条件和第二限制条件，使电池管理系统能够自动进入功率调节模式和退出功率调节模式。在这个过程中，对所述可用功率图谱进行调整，并且还设计缓冲值速率来处理电池功率的升降，从而使得电池峰值功率和电池持续功率能够平滑切换。具体地，如图4所示，所述电池管理系统进入和退出功率调节模式对所述可用功率图谱进行调整的方法可以包括如下步骤：
步骤S201：判断是否同时满足所述第一限制条件：温度是否大于预设第一温度(例如45℃)、累计峰值功率使用时间是否大于允许峰值功率使用时间(例如300秒)、放电实际功率是否小于放电允许持续功率、电池实际发热功率是否大于电池允许最大发热功率的预设第一倍数(例如1.1)。所述电池实际发热功率即上述电池包的第一发热功率。所述电池允许最大发热功率是指在电池的实际发热功率等于或大于超过所述电池允许最大发热功率时，所述电池停止充电或放电以使电池的实际发热功率不再上升或下降，使得电池的实际发热功率小于所述电池允许最大发热功率的功率。
若不同时满足上述第一限制条件，则执行下述步骤S204。
若同时满足上述第一限制条件，则所述电池管理系统进入功率调节模式，即执行下述步骤S202。
步骤S202：控制所述电池的上报放电峰值功率和上报充电峰值功率分别以预设第二速率(例如1kw/100ms)下降到所述可用功率图谱中对应的放电持续功率和充电持续功率。
其中，所述上报放电峰值功率表示所述电池发送至飞行控制系统或电池管理系统的放电峰值功率的值，所述上报充电峰值功率表示所述电池发送至飞行控制系统或电池管理系统的充电峰值功率的值。
步骤S203：判断是否同时满足所述第二限制条件：温度是否小于预设第二温度(例如35℃)、所述电池管理系统是否处于限功率模式、电池实际发热功率是否大于所述电池允许最大发热功率的预设第二倍数(例如0.9)。其中，所述电池实际发热功率即上述电池包的第二发热功率。
若同时满足上述第二限制条件，则所述电池管理系统退出功率调节模式，即执行下述步骤S204。
若不同时满足上述第二限制条件，则继续进行功率调节直至同时满足所述第二限制条件时退出功率调节模式。
步骤S204：所述电池管理系统退出功率调节模式，控制所述电池的上报放电峰值功率和上报充电峰值功率分别以预设第一速率(例如1kw/100ms)上升到所述可用功率图谱中对应的放电峰值功率和充电峰值功率。其中，放电模式有放电峰值功率和充电峰值功率(即回馈功率)。可以在设定的温度区间调整放电峰值功率和充电峰值功率，具体地，可以设定一些标定量作为触发条件，比如，电池管理系统先计算所述上报放电峰值功率和所述上报充电峰值功率，当进行功率调整时，会根据功率表并通过一定的缓冲速率将所述上报放电峰值功率和所述上报充电峰值功率跟踪到当前查表的值。其中，所述电池实际发热功率为所述电池的发热功率减去电池冷却液制冷功率。
其中，所述第一限制条件还可以包括：温度升高小于预设温升(例如0.6℃/min)。
其中，所述功率调节的过程中，根据所述充电峰值功率和所述放电峰值功率设计缓冲值速率，所述上报充电峰值功率和所述上报放电峰值功率以所述缓冲值速率向所述可用功率图谱中对应的充电峰值功率和放电峰值功率逼近，所述缓冲值速率保证了所述电池功率调节曲线的平滑性，保证了所述电池输出功率的平滑性变化，避免了所述电池的输出功率在短时间快速变化对所述设备的运行产生稳定性差的影响。
步骤S104：获取所述电池的负载极限工况图谱，将所述负载极限工况图谱与所述可用功率图谱进行曲线拟合，得到使用时间和电池可用功率的关系图谱，并根据所述关系图谱控制所述电池的输出功率。
其中，所述负载极限工况图谱是设备在极限工况(比如无人机速升、速降等)下获得的电流与时间的图谱，其可以根据极限工况的电流变化曲线图计算得到，所述极限工况的电流曲线图的数据的来源包括但不限于：实验中的测试数据和实际工况的监测数据。例如，如图5所示的极限工况的电流变化曲线图的实验条件是：所述电池满载，环境温度为30℃，电池荷电状态在35％至85％之间，以10倍当前电流放电且持续放电时间1分钟后，以当前电流持续放电且持续放电时间4分钟，该过程重复实验4次，模拟无人机在重复的起飞降落过程。如图6所示的电池正常工况的电流变化曲线图的实验条件是：所述电池满载，环境温度为30℃，电池荷电状态在15％至100％之间，以6倍当前电流持续放电200秒，然后以8倍当前电流持续放电60秒，再以3倍当前电流持续放电200秒，当前1倍电流保持3000秒，以当前0.8倍电流放电200秒，最后以4倍当前电流持续放电300秒，该过程实验1次，模拟无人机在正常的起飞飞行降落过程。通过图5和图6的比较可知所述电池保证无人机极限工况下的功率即可满足正常工况下的功率要求，即所述电池的功率可以在满足正常工况的情况下又不会超过极限工况下的功率。其中，图5和图6的横轴表示所述电池的工作时间，图5和图6的纵轴表示所述电池的输出电流值，其中，C为电流的单位放电倍数，10C＝100A。需要说明的是，上述实验条件的参数设置与具体应用时的实际工况相关，可以根据具体的应用工况做出参数调整。
其中，在所述极限工况的电流变化曲线图基础上计算所述电池的负载功率，得到类似图7的所述电池的负载极限工况图谱。其中，图7的横轴表示时间，图7的纵轴表示所述电池的功率。将所述负载极限工况图谱与所述可用功率图谱进行曲线拟合，得到类似图8的工作时间和电池可用功率的关系图谱，即完成所述设备的电池可用功率的预测。其中，图8的横轴表示所述电池的工作时间，图8的纵轴表示所述电池的可用功率。对于不同类型的无人机，所述电池的极限工况下的负载并不相同，即不同类型的无人机得到的图7的图谱不一定相同，与此同时进行曲线拟合之后得到最终的工作时间和电池可用功率的关系图谱也不一定相同。对于不同的实验方法和实验前提条件也会对最终的所述关系图谱产生影响，但所述影响可以通过采集所述电池在无人机的实际运行过程中的数据并以采集的数据作为新的实验数据输入本算法对所述影响进行消除，得到更加接近所述电池实际可用功率的图谱。
在本申请实施例中，可以根据所述关系图谱对设备的电池工作输入功率进行控制，以使电池工作在所述关系图谱限定的范围内。
本申请实施例提供的电池功率处理方法，能够动态计算出不同荷电状态和温度条件下的电池功率输出能力，可以结合整机各种工况对电池功率进行系统全面标定，比如对充电上限和放电下限进行有效限制，实际应用中可以避免电池滥用，避免电芯提前老化。可以控制电池管理系统自动进入电池功率调节模式和退出电池功率调节模式，通过这种自学习估算电池功率方法，全方位摸底电芯功率输出能力，可以精准的估算出电池功率，可保证足够的动力性能，确保设备的安全性。
如图9所示，本申请实施例提供了一种电池功率处理装置，该电池功率处理装置30包括：可用功率图谱获取模块31、第一功率调节模块32、第二功率调节模块33和第三功率调节模块34。
可用功率图谱获取模块31，用于根据电池温度和电池荷电状态，通过预设查表方法获取可用功率图谱。
第一功率调节模块32，用于确定所述可用功率图谱对应的充电上限和放电下限，以获得调整后的可用功率图谱。
第二功率调节模块33，用于根据设定的第一限制条件和第二限制条件控制电池管理系统的功率调节模式，并根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱。
第三功率调节模块34，用于获取电池的负载极限工况图谱，将所述负载极限工况图谱与所述可用功率图谱进行曲线拟合，以获得使用时间和电池可用功率的关系图谱，并根据所述关系图谱控制所述电池的输出功率。
需要说明的是，上述电池功率处理装置可执行本申请实施例所提供的电池功率处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本电池功率处理装置实施例详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的电池功率处理方法。
如图10所示，本申请实施例提供了一种电池管理系统，该电池管理系统40包括：
一个或多个处理器41以及存储器42，图10中以一个处理器41为例。
处理器41和存储器42可以通过总线或者其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。
存储器42作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的电池功率处理方法对应的程序指令/模块(例如，附图9所示的各个模块)。处理器41通过运行存储在存储器42中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行所述电池管理系统的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例电池功率处理方法。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器42中，当被所述一个或者多个处理器41执行时，执行上述任意方法实施例中的电池功率处理方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤，实现图9中的模块的功能。
本申请实施例提供的电池管理系统40还可以包括：控制模组、显示模组、无线通信模组、采集模组以及电气设备等。该电池管理系统40可以用于智能化管理和维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，监控电池的状态以及延长电池的使用寿命。
所述电池管理系统40通过所述处理器41执行所述电池功率处理方法，能够动态计算出不同荷电状态和温度条件下的电池功率输出能力，可以结合整机各种工况对电池功率进行系统全面标定，比如对充电上限和放电下限进行有效限制，实际应用中可以避免电池滥用，避免电芯提前老化。可以控制电池管理系统自动进入电池功率调节模式和退出电池功率调节模式，通过这种自学习估算电池功率方法，全方位摸底电芯功率输出能力，对下一代电芯提升功率性能的研发有改善作用。最后，可以精准的估算出电池功率，可保证足够的动力性能，确保设备的安全性。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
本申请实施例还提供了一种电池，该电池包括电芯，以及如上所述的电池管理系统，该电池管理系统用于管理所述电芯的充电和放电。在充电和放电的过程中，可基于上述电池功率处理方法对所述电池的功率进行有效处理和控制。
本申请实施例还提供了一种用电装置，该用电装置包括负载，以及上述电池，所述电池用于为所述负载供电。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种电池功率处理方法，其特征在于，包括：
根据电池温度和电池荷电状态，通过预设查表方法获取可用功率图谱，所述可用功率图谱包括充放电峰值功率表和充放电持续功率表；
获取峰值电压、峰值电流和电芯温度对所述可用功率图谱中的充电上限进行限制；获取电池循环次数、飞行模式和告警情况对所述可用功率图谱中的放电下限进行限制，以获得调整后的可用功率图谱；
设定第一限制条件和第二限制条件，所述第一限制条件包括第一温度区间、峰值功率使用时间、温升控制要求、实际可用功率和电池包的第一发热功率，所述第二限制条件包括第二温度区间、电池管理系统是否处于限功率模式和电池包的第二发热功率；
在所述电池管理系统满足所述第一限制条件时，控制所述电池管理系统进入功率调节模式，在所述电池管理系统满足所述第二限制条件时，控制所述电池管理系统退出功率调节模式；
根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱；
获取电池的负载极限工况图谱，将所述负载极限工况图谱与所述可用功率图谱进行曲线拟合，以获得使用时间和电池可用功率的关系图谱，并根据所述关系图谱控制所述电池的输出功率。
2.根据权利要求1所述的电池功率处理方法，其特征在于，所述在所述电池管理系统满足所述第一限制条件时，控制所述电池管理系统进入功率调节模式，在所述电池管理系统满足所述第二限制条件时，控制所述电池管理系统退出功率调节模式包括：
判断是否同时满足所述第一限制条件：温度是否大于预设第一温度、累计峰值功率使用时间是否大于允许峰值功率使用时间、放电实际功率是否小于放电允许持续功率、电池实际发热功率是否大于电池允许最大发热功率的预设第一倍数；
若所述第一限制条件都满足，则所述电池管理系统进入功率调节模式，否则，所述电池管理系统退出功率调节模式；
判断是否同时满足所述第二限制条件：温度是否小于预设第二温度、所述电池管理系统是否处于限功率模式、电池实际发热功率是否大于所述电池允许最大发热功率的预设第二倍数；
若所述第二限制条件都满足，则所述电池管理系统退出功率调节模式，否则，所述电池管理系统进入功率调节模式。
3.根据权利要求1所述的电池功率处理方法，其特征在于，所述根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱包括：
当所述电池管理系统退出功率调节模式时，控制所述电池的上报放电峰值功率和上报充电峰值功率分别以预设第一速率上升至所述可用功率图谱中对应的放电峰值功率和充电峰值功率；
当所述电池管理系统进入功率调节模式时，控制所述电池的上报放电峰值功率和上报充电峰值功率分别以预设第二速率下降至所述可用功率图谱中对应的放电持续功率和充电持续功率。
4.一种电池功率处理装置，其特征在于，包括：
可用功率图谱获取模块，用于根据电池温度和电池荷电状态，通过预设查表方法获取可用功率图谱，所述可用功率图谱包括充放电峰值功率表和充放电持续功率表；
第一功率调节模块，用于确定所述可用功率图谱对应的充电上限和放电下限，以获得调整后的可用功率图谱；
第二功率调节模块，用于根据设定的第一限制条件和第二限制条件控制电池管理系统的功率调节模式，并根据所述功率调节模式修正所述调整后的可用功率图谱；
其中，所述电池功率处理装置用于执行权利要求1至3任一项所述的电池功率处理方法。
5.根据权利要求4所述的电池功率处理装置，其特征在于，还包括：
第三功率调节模块，用于获取电池的负载极限工况图谱，将所述负载极限工况图谱与所述可用功率图谱进行曲线拟合，以获得使用时间和电池可用功率的关系图谱，并根据所述关系图谱控制所述电池的输出功率。
6.一种电池管理系统，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至3任一项所述的方法。
7.一种电池，其特征在于，包括电芯和如权利要求6所述的电池管理系统，所述电池管理系统用于管理所述电芯的充电和放电。
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